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[技术] 【焦点屏幕】投影屏幕的基础知识(本人纯手工打字,转载请注明)

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本帖最后由 焦点影音 于 2018-11-15 14:21 编辑

投影屏幕基础知识


如今市面上投影屏幕品牌众多,令人眼花缭乱,各种进口品牌、国产品牌鱼龙混杂、良莠不齐,价位从数百元到数十万元不等,让消费者无所适从。那么,到底这些屏幕有什么区别呢?

投影屏幕的分类
一、   从投影屏幕的结构形式分
1、         电动幕
    电动幕是目前应用最为广泛的幕布,其价格相对低廉,使用方便,有无线遥控和有线控制两种控制方式,一般采用同步电机或管状电机控制升降,升降速度较慢的为同步电机,速度较快的为管状电机,对于幕布而言,后者无论寿命还是效果都远优于前者,当然,成本也会高很多,同步电机成本只要几十元,而管状电机低端的都要数百元,高端的甚至数千元。幕布材质一般采用白塑布或者玻纤布材料制成。白塑幕因其成本低廉,在低端幕布里使用最为广泛,玻纤布料因其材料特性更为挺括,平整度较高,因此常在中高档幕中使用。电动幕的平整度几乎完全取决于幕布基材的质量,在使用一段时间之后,幕面因为环境温度、湿度变化,加上多次升降卷绕,受力不均,容易出现幕面两侧卷边、V型条纹、纵向条纹等不平整现象。



电动幕另一个分支就是电动拉线幕,其幕面均为柔性PVC材料制作而成,和普通电动幕不同的是,在电动拉线幕的两侧,会有两根弧形侧拉线绷住幕面,给予幕面一个横向的拉力,加上下垂杆的纵向拉力,从而绷平整个幕面。这种幕布结构,可以保证幕面长期使用都平整如镜,一般多用于对幕面平整度要求较高的反射型光学屏幕,因为结构和制作都比较复杂,因此售价也较为高昂。市面上有一些低价的电动拉线幕往往采用质地较硬的白塑或者玻纤布作为幕面,这种侧拉线根本基本起不到绷平的作用,徒有其表而已。

2、         框架幕
框架幕就是把幕布用一个刚性的框架通过连接件(如弹簧、拉绳、扣件等)紧绷起来形成投影平面的幕。最常见的就是家庭影院里采用的画框幕,一套坚固的铝合金边框把幕面绷起来,因其结构简单,符合力学原理,可以使幕面始终保持最佳的平整度,因此成为家庭影院的首选。


另有一种画框幕,参照电影院的屏幕样式,把边框设计成弧形,给人以极佳的画面包围感,多见于2.35:1的屏幕。家用弧形幕因为业界没有相应的标准,因此往往参照商业影院通常采用的弧度比例:弧高≈5%的屏幕宽度。当然,要想取得最佳的显示效果,给投影机配一个变形镜头是必不可少的。


    鉴于现在的视频节目4:3、16:9和2.35:1的各种格式并存,因此出现了电动可变遮幅式的画框幕,甚至电动幕,不过,售价都比较高昂。

一些超大型的屏幕,往往采用钢架或者铝合金桁架搭建一个大型框架,然后将幕布用绳子绷在框架上,如大型活动用的屏幕、电影院的屏幕等。


3、         支架幕
一般由手拉幕布结合落地支架组合而成,也可以用框架幕结合落地支架组成。因其结构轻便,多用于会议室流动投影使用。


4、         地拉幕
由于流动投影的市场需要,一般支架幕毕竟还是需要幕布和支架两部分组成,携带相对比较麻烦,因此近些年,一体化的地拉幕应运而生,一般地拉幕在背后采用铰剪式气压支杆,尺寸一般不超过150"。

5、         柜式幕
柜式幕也是近些年诞生的一种隐藏式电动幕,把电动幕和地拉幕结合起来,隐藏在一个电视柜内,需要使用投影的时候可以让幕布冉冉升起。


屏幕从结构上其实还有其他一些种类,比如快拆折叠幕,桌面卷轴幕等,这里就不再一一赘述。

二、   从屏幕材质来分
从材质上来说,屏幕分为硬幕和软幕,硬幕一般为玻璃、硬质塑料等材料制作,软幕则一般用PVC、玻纤、白塑、布料等材料制作。当然,还有其他一些特殊的幕布,比如用做特效表演的水幕、互动游戏里面的地幕、舞台表演作为背景的天幕,甚至还有把建筑物外墙作为幕布的。



三、   从声学上来分
屏幕分为不透声幕和透声幕。大多数屏幕并不需要透声,透声幕绝大多数情况都是在影院采用,透声幕又分为微孔透声幕和编织透声幕。
1、         微孔透声幕
微孔透声幕,顾名思义,就是在PVC幕布上进行精密打孔加工得到的幕布,这种幕布可以制作成高增益的的透声幕。所有电影院都是采用的微孔透声幕,因为观看距离较远,所以孔径一般在1.5mm内,而家用微孔透声幕因为观看距离较近,就要求直径更小的微孔透声幕。目前主流进口的微孔透声幕为0.5mm的微孔结构,而国内现在的工艺水平,只能够加工出0.8mm的微孔幕。经过大量实验,在正常的观看条件下,0.5mm的微孔幕最近观看距离约为3.7米,再近上面的微孔就会清晰可见,影响观感。因此国内家用微孔透声幕市场几乎完全被进口0.5mm的微孔透声幕产品所垄断。近年来随着4K投影机逐渐步入家庭影院市场,为了满足4K投影机的显示精度需求,0.4mm的微孔幕也开始出现,不过价格极为昂贵。可喜的是,国内目前0.4mm的微孔幕由FOCUSVIEW(焦点科技)首先开发出来并且投放市场,并且畅销海内外,这是我们中华民族幕布制造业的骄傲。
微孔幕对比(右上1.2mm,左0.5mm,右下0.4mm)
值得一提的是,微孔透声幕的开孔率直接影响屏幕的透声效率,透声效果好了,则画质损失会比较大,画质保证了,声音可能衰减过大。按照国家相关标准,商业影院屏幕的孔面积百分比推荐值为6%~9%,而对于家庭影院屏幕,目前暂无相关标准,经过焦点公司的大量实验,推荐5%的孔面积百分比,可以达到音质和画质兼顾的效果,出于成本考虑,最低也不能低于3%的孔面积百分比
2、         编织透声幕
编织透声幕,也就是依靠经纬编织线织成的幕布。编织线之间的缝隙就可以透声,这种屏幕比较难以进行高增益涂层的制作,加上透声缝隙的光损失,所以一般都是负增益的屏幕,目前全球仅有极少数的厂家有能力制造高增益的编织透声幕,包括法国SCREEN RESEARCH和国内的FOCUSVIEW焦点等。
需要注意的是,因为国内绝大多数幕布厂家不能够掌握编织和打孔技术,他们往往采用廉价的白色网格布、白色窗帘布来制造透声幕,这种所谓的“透声幕”质量低劣,漏光率极高,颜色还原不真实,经测试,很多增益仅有0.5~0.7,其效果远不如普通白塑幕。

四、   从颜色上来分
白色是最常见的幕布颜色,还有一些灰幕,甚至“黑幕”。
白色幕布大家都很熟悉,市面上还有一种“灰幕”,号称能够降低环境光干扰,提高画面对比度。实际上,市售90%以上的灰幕都是伪灰幕,仅仅是把普通白色幕面染成了灰色,降低了增益而已,它会把画面整体亮度拉低,应该显示白色的部分显示成了灰色,对投影效果有百害而无一利。真正的灰幕是光学灰幕,它可以提高画面对比度,抵御环境光干扰,高增益的光学灰幕,白色部分甚至比白幕更白。鉴别是否是光学灰幕的方法其实也很简单,不用开投影机,就在正常环境下观看幕面,随着观看方向的不同,幕面灰度在变化的就是光学灰幕,而整体灰色无变化的就是伪灰幕了。


还有一种“黑幕”,幕面实际上是颜色非常深的灰色,近似于黑色,这种幕具有很强的抗环境光干扰能力,在复杂环境光线下,可以取得非常优异的画面效果。


五、   从光学类型上分
对于投影屏幕而言,光学类型是其最重要的特性之一,为了区分,我们把能够控制光线反射方向的屏幕称为光学屏幕,而不能够控制光线反射方向的屏幕,则不能称其为光学屏幕。根据屏幕光学类型的不同,可分为漫反射幕、回射型幕、反射型幕、定向反射型幕和透射型屏幕。
1、         漫反射幕
绝大多数屏幕,都是普通的漫反射屏幕,它是将投影光线不论方向,180°向空间进行漫反射的,如图:

这种漫反射屏幕,和普通白墙的特性一样,投影机投射上去之后,光线呈180°漫反射,我们从任何一个方向观看屏幕,屏幕的亮度都没有任何变化,所以这就有了很多投影用户干脆直接把图像投射到白墙上观看,因为的确,绝大多数普通漫反射屏幕的效果和白墙并无二致。
2、         回射型
回射型屏幕,是把投影机投射的光线,向投影机镜头方向来反射,光线从哪里来,反射回哪里去,所以,也称为回归型屏幕。我们常见的玻珠幕,就是典型的回射型屏幕。


3、         反射型
反射型屏幕,是类似镜面反射一样,反射角等于入射角。我们常见的所谓金属幕,就是典型的反射型光学屏幕。金属幕,并不是采用金属材料制作的幕,而是指表面采用特殊工艺制造的含有金属反光微粒光学涂层的幕。金属幕可以是硬幕,也可以是软幕。


4、         定向反射型
最近一段时间,针对反射式超短焦投影机,市场上还出现了一种定向反射式的屏幕,原理就是用一种特殊工艺制造成截面为锯齿形的屏幕。其基材采用深色材料制作,在锯齿形的斜边上涂有白色反射涂层,利用超短焦投影机自下而上的投影方式,把入射光转为水平方向向观看区域反射,而对顶面和侧面的环境光线采用深色基材吸收的手段,从而减少环境光线对屏幕的影响。


5、         透射型
透射型屏幕,即我们常说的背投屏幕。如图:


背投屏幕主要分为硬屏和软幕两大种类,硬屏中又分为玻璃硬屏和树脂硬屏,其中树脂硬屏因为其售价适中、运输方便,因此在指挥大厅、演播室、监控室等场所得到广泛应用。

而玻璃硬屏因为其售价高昂、运输不便等原因,普及率较低,但是一块制作精良的玻璃背投硬屏,可以取得极为优异的显示效果。


背投软幕多用半透光PVC软质材料制作,效果较差,一般运用于对图像质量要求不高的场所。

投影屏幕的光学参数
1、增益
也称为亮度系数,也就是反应屏幕反射光线能力的参数。我们把标准白板(一般采用硫酸钡或者氧化镁粉末压制成的无反光漫反射表面)的增益定为1,屏幕反射亮度超过标准白板的,我们称为正增益,低于标准白板的,称为负增益。一般家里经过纯白色涂料粉刷的白墙,其物理表面和标准白板比较接近,实测增益一般为0.95~0.99,所以有时候做比较,也可以用白墙作为标准白板替代物。

屏幕增益区别(左1.0增益,右2.0增益)
2、半值视角
所有带有正增益的屏幕,都会有视角问题。以屏幕测光点为圆心向侧方向移动测光表,当测量到屏幕反射的亮度值为发光点轴向亮度值的一半时所形成的夹角,我们称为半值视角。通常认为在半值视角×2的角度内观看图像的区域是最佳观看区域。

3、可视角度
又称为可用视角,一般是把三分之一值视角(概念参考半值视角)×2的角度称为可视角度。因为人眼对光线亮度的变化,尤其是较明亮的光线亮度变化不太敏感,因此认为在三分之一值视角内观看图像是可接受的。
4、增益曲线
也称为亮度曲线,垂直屏幕方向固定一个稳定的光源投射屏幕,以屏幕测光点为圆心向两侧方向作圆周运动移动测光表,从中心轴线开始每隔5°测量一次屏幕亮度,所得到的亮度和角度关系曲线。如图:



光的能量守恒定律
投影屏幕,是一种依靠投影机投射光线在上面然后才能成像的平面,是一种被动成像的材料。对于正投屏幕而言,我们平时看到的屏幕上的图像,都是光线反射到我们眼睛里的视网膜上所形成的影像。投影机投射出的光线,其实也是一种能量,就是光能。平时我们常看到的漫反射投影幕,投射到上面的光线会向空间180°漫反射,那么,我们的双眼在这180°的空间里,才占有几度?1%都不到!也就是说,投影机投射出的光线能量,只有1%不到的能量被我们的眼睛接收到了,而有99%以上的光线,都散射到空间去了,所以我们会发现,哪怕在一间全黑的屋子里,投影机打开之后,虽然画面只投射在屏幕上,但是整个房间都被照亮了。而这些散射到环境中去的光线,有一部分又会被反射回屏幕上,和原来屏幕上的画面叠加起来,轻则降低了画面对比度,重则改变画面原有色彩。

设计良好的光学屏幕,会控制投影机的入射光线向人眼所在的视角区域去反射,而尽量减少散射到空间的光线,这样,光线能量的利用效率就会大大提高,我们眼睛接收到的光线能量更多了,自然效果就会更好,这也是为什么光学屏幕的效果要远远好于普通漫反射屏幕的原因所在。更高档的屏幕,还会有环境光吸收涂层,可以把空间散射到屏幕上的光线给予吸收,避免影响画面质量。

通过能量守恒定律,就能很好的解释为什么光学屏幕和普通漫反射屏幕相比,画面效果明显好很多的原因。

如何选择合适的投影屏幕
首先,要确定投影机的安装方式,是吊顶安装,还是后墙支架摆放,还是桌面摆放,甚至还有电视柜摆放的超短焦投影方式。
大部分投影机的安装方式都是吊顶安装,根据光学屏幕的特性,需要选择反射型光学屏幕,如图:

这样的安装方式,对于反射型投影屏幕,可以取得最佳的效果,并且,如果选择了那种灰色甚至黑色的反射型光学屏幕,对环境光线也可以起到很好的抑制作用,在明亮环境下也可以取得优秀的投影效果。
如果投影机安装在后墙上部位置,或者安放在茶几上,甚至房间侧面,只要视线区域在屏幕的反射角之内,都可以选择反射型投影屏幕。


很多单位的会议室采用流动投影方式,投影机就摆放在桌面投影,这时候,回射型屏幕就非常适合。

因为回射型屏幕要求投影机镜头方向和视线方向的夹角尽量小,因此投影机适合摆放在座位前方的地面上、茶几上,或者安装在头顶上方的后墙上。


如果是反射式超短焦投影机,则必须要选用定向反射式的专用屏幕,如图:

当然,如果对投影效果不是很讲究的话,就可以选择普通漫反射屏幕,甚至可以直接投在白墙上进行观看。普通漫反射幕最大的好处就是无视角问题,价格低廉,对投影机的安装位置也无甚要求,但是想要取得好的投影效果,必须要控制环境灯光,最好在全黑的环境下使用。

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发表于 2018-11-18 03:23:57 |只看该作者

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